Czy wyrostek robaczkowy jest narządem szczątkowym?

Takim narządem, który może być zarówno szczątkowy, jak użyteczny, jest wyrostek robaczkowy u ludzi. Kiedyś sądzono, że jest nie tylko bezużyteczny, ale zdecydowanie szkodliwy (nasi przodkowie umierali na zapalenie wyrostka robaczkowego), obecnie jednak odkrywamy, że są z niego jakieś pożytki, ponieważ zawiera komórki układu odpornościowego, które mogą służyć jako schronienie dla pożytecznych bakterii, które mogą zasiedlić na nowo nasze wnętrzności, jeśli wymiecie je choroba taka jak cholera. Artykuł z lutego na stronie internetowej Cosmos – nieszczęśliwie zatytułowany “The Appendix—Darwin’s Mistake“ – wskazuje na narastające dowody tego, że wyrostek robaczkowy spełnia pewne funkcje.

Autor, lekarz Norman Swan pisze:

. . . przez ostatnich kilka lat nastąpiła zmiana w myśleniu. Wyrostek robaczkowy okazał się nie być dziwactwem ewolucyjnym, ale małym, przydatnym narządem o potencjale  wskrzeszenia jelit. W 2007 r. badacze z Duke University w North Carolina wysunęli tezę, że wyrostek robaczkowy jest w rzeczywistości “kryjówką” normalnych bakterii jelitowych, których można użyć, kiedy jelita zostały spustoszone przez infekcję taką jak, na przykład, cholera, i trzeba je ponownie zasiedlić zdrowymi bakteriami.

Zespół z Duke odkrył, że wyrostek robaczkowy tworzy nieproporcjonalnie dużo kolonii chroniących mikrobów, znanych jako biofilmy. Jak na ironię, komórki układu odpornościowego znajdowane w śluzie wyściełającym  wyrostek robaczkowy i jelito pomagają w tworzeniu się tych biofilmów.

Jeśli ta hipoteza jest prawdziwa, to ludzie bez wyrostka robaczkowego mogą być bardziej narażeni na niebezpieczne infekcje jelit. Wykonane kilka lat później badanie znalazło na to dowody. Ludzie z usuniętym wyrostkiem robaczkowym mieli znacznie większe prawdopodobieństwo wielokrotnego zapadania na poważną i potencjalnie zagrażającą życiu infekcję Clostridium difficile.

. . . wyściółka wyrostka robaczkowego zawiera nowo odkrytą klasę komórek limfatycznych odporności nieswoistej. Inne komórki limfatyczne muszą być specjalnie dostrojone do atakowania najnowszego szczepu bakterii lub wirusów, ale te komórki są gotowe do reagowania na szeroki wachlarz ataków biologicznych, które przepływają codziennie przez nasz przewód pokarmowy.   

Eksperymentując na myszach badacze odkryli, że te komórki limfatyczne odporności nieswoistej są zasadnicze dla utrzymywania tkanki kątnicy. Kiedy usuwali te komórki, kątnica kurczyła się, co sugeruje, że odgrywają żywotną rolę w utrzymaniu jej integralności. Odkryli również, że myszy bez tych komórek limfatycznych odporności nieswoistej były bardziej narażone na patologiczne infekcje jelit. Popiera to badanie, które wspomniałem wcześniej, pokazujące, że pacjenci z usuniętymi wyrostkami robaczkowymi częściej zapadali na infekcje C. difficile.

Darwin wspomniał w O pochodzeniu człowieka, że wyrostek robaczkowy jest “bezużyteczny” i jest “szczątkiem”, jak również, że jest jego duża zmienność, a więc ludzie mają wyrostki robaczkowe różnych rozmiarów, a niektórzy w ogóle go nie mają.

Czy nie miał racji, że wyrostek robaczkowy jest dowodem ewolucji? Nie. Mylił się, pisząc, że wyrostek robaczkowy jest “bezużyteczny”, ale nie mylił się w sprawie zmienności ani statusu szczątka po większych wyrostkach u naszych roślinożernych krewnych.

Oczywiście, powyższe dane  mogą być prawdziwe, nie szkodzi to jednak używaniu wyrostka robaczkowego jako dowodu na ewolucję. Niemniej kreacjoniści uwielbiają odkrycia, że narządy szczątkowe nadal mogą do czegoś służyć, bo myślą (jak zwykle, niezbyt jasno), że jeśli coś się przydaje do czegoś, to w żaden sposób nie może być szczątkowe.

Jedna z internetowych stron kreacjonistycznych bierze nawet ten cytat z Ewolucja jest faktem dla pokazania słabości dowodu na ewolucję:

My, ludzie, mamy narządy szczątkowe, które dowodzą, że ewoluowaliśmy. Najpopularniejszy jest wyrostek robaczkowy… nasz wyrostek jest po prostu resztką narządu, który był bardzo istotny dla naszych jedzących liście przodków, ale dla nas nie ma prawdziwej wartości.

W całym omówieniu jednak, które znajduje się na stronach 60 i 61, notuję, że wyrostek robaczkowy może mieć funkcję:

My, ludzie mamy narządy szczątkowe, pokazujące, że ewoluowaliśmy. Najsłynniejszym jest wyrostek robaczkowy. Spójrzmy na niego bliżej. Jest to cienki cylinder rozmiarów ołówka zbudowany z tkanki, która kończy kątnicę czyli jelito ślepe i siedzi na skrzyżowaniu jelita grubego i cienkiego. Podobnie jak z wieloma narządami szczątkowymi jego rozmiary i stopień rozwoju są wysoce zmienne: u ludzi może mieć od około trzech do ponad 30 centymetrów długości. Jest nawet niewielu ludzi, którzy rodzą się bez niego.

U zwierząt roślinożernych, takich jak koala, króliki i kangury, kątnica i jej wyrostek są dużo większe od naszych. Tak samo jest u naczelnych, które odżywiają się liśćmi, takimi jak lemury, lorisy i czepiaki. Ten spory woreczek służy im jako miejsce fermentacji (jak „dodatkowe żołądki” u krów), zawierające bakterie, które pomagają zwierzęciu w rozkładzie celulozy na użyteczne cukry. U naczelnych, których dieta zawiera mniej liści, takich jak orangutany i makaki, kątnica i wyrostek robaczkowy są zredukowane. U ludzi, którzy nie jedzą liści i nie mogą trawić celulozy, wyrostek niemal zanikł. Im mniej roślinożerne jest zwierzę, tym mniejszą ma kątnicę i wyrostek robaczkowy. Innymi słowy, nasz wyrostek robaczkowy jest po prostu pozostałością narządu, który był bardzo ważny dla naszych jedzących liście przodków, ale dla nas nie ma prawdziwej wartości.  

Czy wyrostek robaczkowy w ogóle nam się do czegoś przydaje? Jeśli tak, to z pewnością nie jest to oczywiste. Usunięcie go nie daje złych skutków ubocznych ani podwyższonej śmiertelności (w istocie, usunięcie wydaje się redukować wypadki zapalenia okrężnicy). Omawiając wyrostek robaczkowy w słynnym podręczniku The Vertebrate Body, paleontolog  Alfred Romer zauważył oschle: “Wydaje się, że jego głównym znaczeniem jest wsparcie finansowe dla zawodu chirurgów”. Uczciwie trzeba jednak przyznać, że może być z niego jakaś niewielka korzyść. Wyrostek robaczkowy zawiera płaty tkanki, które mogą działać jako część układu odpornościowego. Stawiano także tezę, że dostarcza schronienia użytecznym bakteriom jelitowym, kiedy infekcja usuwa je z reszty naszego przewodu pokarmowego.

Z pewnością jednak poważne problemy z ludzkim wyrostkiem robaczkowym przeważają jednak nad tymi niewielkimi korzyściami. Jego cienkość powoduje, że łatwo się zatyka, co może prowadzić do infekcji i zapalenia, znanego jako zapalenie wyrostka robaczkowego. Jeśli nie jest leczony, pęka i może spowodować śmierć. Prawdopodobieństwo zapalenia wyrostka robaczkowego w życiu człowieka wynosi 1:15. Na szczęście, dzięki ewolucji chirurgii, prawdopodobieństwo śmierci z powodu zapalenia wyrostka robaczkowego wynosi tylko 1%. Zanim jednak chirurdzy zaczęli wycinać chore wyrostki robaczkowe pod koniec XVIII wieku, śmiertelność prawdopodobnie przekraczała 20%. Innymi słowy, przed dniami chirurgicznego usuwania wyrostka, ponad jedna osoba na sto umierała z powodu zapalenia wyrostka robaczkowego. To jest całkiem silny dobór naturalny.

A więc tak, wyrostek robaczkowy może spełniać jakąś funkcję, niemniej nadal jest narządem szczątkowym i dowodem na ewolucję. Jedynym pozostałym pytaniem jest: czy jest to narząd szkodliwy? No cóż, dzięki lekarzom już nie jest, ale mógł być przez większość ewolucji człowieka, jak to opisałem powyżej. I to może być przyczyną, że nie tylko jest mały, ale także odznacza się zmiennością. Narządy, które są istotne dla naszego przeżycia i rozmnażania, nie różnią się nawet w przybliżeniu tak bardzo. Być może marginalna korzyść wyrostka jako kryjówki dla bakterii, nie była wystarczająca, by przezwyciężyć jego wady, czyli skłonność do infekcji.

Powiedzenie, że istnieje jakaś “funkcja” wyrostka nie wystarcza. Dla wykazania, że jego obecność jest (lub była) adaptacyjna w porównaniu do jego nieobecności, musisz pokazać, że korzyści  posiadania schronienia dla bakterii przeważają (w kategoriach przyszłej reprodukcji) problemy z posiadaniem skłonnego do infekcji narządu. A tego nikt nie pokazał. Nadal jest więc możliwe, że wyrostek robaczkowy, choć szczątkowy i rudymentarny (i bardzo zmienny: oznaka narządów, jak zęby mądrości, które zanikają) mógł być szkodliwy dla naszych przodków i jest szkodliwy obecnie.

Niemniej kreacjoniści nie przestają mówić o funkcjonalności wyrostka robaczkowego, co jakoby obala ewolucję. Pamiętaj: TO NIE JEST PRAWDA.

Załóżmy jednak na moment, że wyrostek robaczkowy nie jest szczątkiem kiedyś użytecznego narządu, ale narządem, który wyewoluował lub jest utrzymywany przez korzyści reprodukcyjne netto dla jego nosiciela. Czy to obala ewolucję? W żadnym razie, biorąc pod uwagę moc dowodów na ewolucję z niezliczonych innych dziedzin.

Istnieją także cechy, które nawet po dokładnym badaniu nie wydają się mieć żadnego pozytywnego wpływu na reprodukcję. Jeśli chcesz czegoś, co naprawdę nie ma żadnej pozytywnej wartości adaptacyjnej, weź nasze szczątkowe mięśnie uszne (także zmienne wśród ludzi), albo, jeszcze lepiej, setki „martwych genów”, które przechowujemy w genomie: geny, które pełniły funkcję u naszych przodków, ale zostały wyciszone. (Geny receptorów węchowych i protein żółtek u ludzi są dwoma przykładami.) Niech kreacjoniści wyjaśnią, dlaczego Stwórca włożył niefunkcjonujące, „martwe” geny w nasz DNA i to te właśnie geny, które są aktywne i adaptacyjne u naszych przodków. 

I na już poważnie, doktorze Swan: “Błąd Darwina”? Co chce pan zasugerować? Jak powiedziałem, może być prawdą, że przez większość ewolucji człowieka posiadanie wyrostka robaczkowego było szkodliwe. „Szkodliwe” jest „gorsze niż bezużyteczne”, więc Darwin mógł się nie tak bardzo mylić.

h/t: Barry

Is the appendix a vestigial organ

Why Evolution Is True, 15 maja 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska